Гранит — кислая плутоническая горная порода нормального ряда из семейства гранитов. Состоит из кварца, плагиоклаза калиевого полевого шпата и слюд — биотита и/или мусковита. Эти горные породы очень широко распространены в континентальной земной коре. Эффузивные аналоги гранитов — риолиты.
Роль гранитов в строении верхних оболочек Земли огромна, но в отличие от магматических пород основного состава (габбро, базальт, анортозит, норит, троктолит), аналоги которых распространены на Луне и планетах земной группы, эта порода встречаются только на нашей планете и пока не установлены среди метеоритов или на других планетах солнечной системы. Среди геологов существует выражение "Гранит — визитная карточка Земли".
С другой стороны, есть веские основания полагать, что Земля возникла из такого же вещества, что и другие планеты земной группы. Первичный состав Земли реконструируется как близкий составу хондритов. Из таких пород могут выплавляться базальты, но никак не граниты.
Эти факты о граните привели первых же петрологов к постановке проблемы происхождения гранитов, проблемы, привлекавшей внимание геологов много лет, но и до сих пор далёкой от полного решения. О граните написано очень много научной литературы.
Автором одной из первых гипотез о происхождении гранитов стал Боуэн — отец экспериментальной петрологии. На основании экспериментов и наблюдений за природными объектами он установил, что кристаллизация базальтовой магмы проиходит по ряду законов. Минералы в ней кристаллизуются в такой последовательности (ряд Боуэна), что расплав непрерывно обогащается кремнием, натрием, калием и другими легкоплавкими компонентами. Поэтому Боуэн предположил, что гранитоиды могут являться последними дифференциатами базальтовых расплавов.
Геохимические классификации гранитов
Широко известной за рубежом является классификация Чаппела и Уайта, продолженная и дополненная Коллинзом и Валеном. В ней выделяется 4 типа гранитоидов: S-, I-, M-, A-граниты. В 1974 г. Чаппел и Уайт ввели понятия о S - и I-гранитах, основываясь на том, что состав гранитов отражает материал их источника. Последующие классификации также в основном придерживаются этого принципа.
S — (sedimentary) — продукты плавления метаосадочных субстратов,
I — (igneous) — продукты плавления метамагматических субстратов,
M — (mantle) — дифференциаты толеит-базальтовых магм,
А — (anorogenic) — продукты плавления нижнекоровых гранулитов или дифференциаты щелочно-базальтоидных магм.
Различие в составе источников S - и I-гранитов устанавливаются по их геохимии, минералогии и составу включений. Различие источников предполагает и различие уровней генерации расплавов: S — супракрустальный верхнекоровый уровень, I — инфракрустальный более глубинный и не редко более мафический. В геохимическом отношении S - и I имеют близкие содержания большинства петрогненных и редких элементов, но есть и существенные различия. S-граниты относительно обеднены CaO, Na2O, Sr, но имеют более высокие концентрации K2O и Rb, чем I-граниты. Эти различия обусловлены тем, что источник S-гранитов прошёл стадию выветривания и осадочной дифференциации. К M типу относятся гранитоиды, являющиеся конечным дифференциатом толеит-базальтовой магмы или продуктом плавления метатолеитового источника. Они широко известны под названием океанических плагиогранитов и характерны для современных зон СОХ и древних офиолитов. Понятие А-гранитов было введено Эби. Им показано, что они варьируют по составу от субщелочных кварцевых сиенитов до щелочных гранитов с щелочными темноцветами, резко обогащены некогерентными элементами, особенно HFSE. По условиям образования могут быть разделены на две группы. Первая, характерная для океанических островов и континентальных рифтов, представляет собой продукт дифференциации щелочно-базальтовой магмы. Вторая, включает внутриплитные плутоны, не связанные непосредственно с рифтогенезом, а приуроченные к горячим точкам. Происхождение этой группы связывают с плавлением нижних частей континентальной коры под влиянием дополнительного источника тепла. Экспериментально показано, что при плавлении тоналитовых гнейсов при Р=10 кбар образуется обогащенный фтором расплав по петрогенным компонентам сходный с А-гранитами и гранулитовый (пироксенсодержащий) рестит.
Геодинамические обстановки гранитного магматизма
Наибольшие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континетальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По мнению некоторых исследователей, в утолщённой коллизионной коре образуется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10 — 20км). Кроме того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин (Андские батолиты), и, в меньшей степени, для островных дуг.
В очень малых объёмах образуются они и в срединно-океанических хребтах, о чём свидетельствует наличие обособлений плагиогранитов в офиолитовых комплексах.
По содержанию темноцветных минералов выделяют следующие разновидности:
- роговообманковый
- биотитовый
- роговообманково-биотитовый
- двуслюдяной
- слюдяной
- гиперстеновый (чарнокит)
- авгитовый
- графитовый
- диопсидовый
- кордиеритовый
- малаколитовый
- пироксеновый
- энстатитовый
- эпидотовый
По разновидностям калиевого полевого шпата выделяются разновидности:
- микроклиновый
- ортоклазовый
Текстура гранитов массивная с весьма незначительной пористостью, характеризующаяся параллельным расположением минеральных компонентов. По величине зерен, составляющих породу минералов, различают три структуры гранита: мелкозернистая с размерами зерен до 2 мм, среднезернистая - от 2 до 5 мм и крупнозернистая - свыше 5 мм. Размеры зерен сильно влияют на строительные свойства пород гранита: чем мельче размеры зерен, тем выше прочностные характеристики и долговечность пород.
Эти породы плотны, прочны, декоративны, хорошо поддаются полировке; имеют обширную гамму цветов от черного до белого. Граниту характерна объемная масса 2,6-2,7 т/м3, пористость менее 1,5%. Предел прочности при сжатии составляет 90-250 МПа и выше, при растяжении, изгибе и срезе - от 5 до 10% от этого значения.
Гранитом называют явнокристаллическую крупно-, средне - или мелкозернистую массивную изверженную породу, образовавшуюся в результате медленного остывания и затвердевания на большой глубине магматического расплава. Гранит может сформироваться также при метаморфизме, в результате процессов гранитизации различных пород. Отдельным гранитным массивам зачастую приписывается то магматическое, то метаморфическое, а то и смешанное происхождение.
Окраска преимущественно светло-серая, но нередки также розовые, красные, желтые и даже зеленые (амазонитовые) разновидности называют гранитом.
Строение обычно равномернозернистое, большинство зерен имеет неправильную форму вследствие стесненного роста при массовой кристаллизации. Встречаются порфировидные гранитные массивы, в которых на фоне мелко - или среднезернистой основной массы выделяются крупные кристаллы полевых шпатов, кварца и слюды. Главные породообразующие минералы гранита - полевой шпат и кварц. Полевой шпат представлен в основном одним или двумя видами калиевого полевого шпата (ортоклазом и/или микроклином); кроме того, может присутствовать натриевый плагиоклаз - альбит или олигоклаз. Цвет гранита, как правило, определяет преобладающий в его составе минерал - калиевый полевой шпат. Кварц присутствует в виде стекловидных трещиноватых зерен; обычно он бесцветен, в редких случаях имеет голубоватый оттенок, который может приобретать вся порода.
В меньших количествах гранит содержит один или оба самых обычных минерала группы слюд - биотит и/или мусковит, а кроме того, рассеянную вкрапленность акцессорных минералов - микроскопических кристалликов магнетита, апатита, циркона, алланита и титанита, иногда ильменита и монацита. Спорадически наблюдаются призматические кристаллы роговой обманки; в числе акцессориев могут появляться гранат, турмалин, топаз, флюорит и др. С увеличением содержания плагиоклаза гранит постепенно переходит в гранодиорит. С уменьшением содержания кварца и калиевого полевого шпата гранодиорит происходит постепенный переход в кварцевый монцонит, а затем - кварцевый диорит. Породу с низким содержанием темноцветных минералов называют лейкогранитами. В краевых зонах гранитных массивов, где быстрое остывание магмы задерживает рост кристаллов породообразующих минералов, гранит постепенно переходит в тонкозернистые разности. К гранит-порфирам относят разновидность гранита, состоящую из отдельных крупных зерен (вкрапленников), погруженных в более мелкозернистую основную массу, которая состоит из мелких, но еще различимых глазом кристаллов. В зависимости от присутствия второстепенных, преимущественно темноцветных, минералов различают несколько разновидностей гранита, например, роговообманковый, мусковитовый или биотитовый.
Главная форма залегания гранитов - батолиты, представляющие собой огромные массивы площадью от сотен до тысяч квадратных километров и мощностью 3-4 км. Они могут залегать в виде штоков, даек и интрузивных тел иной формы. Иногда гранитная магма образует послойные инъекции, и тогда гранит образуют серию пластообразных тел, чередующихся с пластами осадочных или метаморфических пород.
Гранит – прочность навсегда
Гранит — удивительно прочная скальная порода, устойчивая к действию воды. Одна из научных догадок гласит, что гранит появился под воздействием сильных минусовых температур из осадков магматических пород. При постройках пирамид в пустыне египтяне применяли именно этот великолепный камень. Слово "гранит" по происхождению имеет латинские корни и переводится как "зерно". Поднесите камень к глазам, и вы увидите, что он состоит из огромного количества разнокалиберных частиц, по своей форме похожих на зернышки.
Строители, дизайнеры и проектировщики, да и сами заказчики с удовольствием используют гранит наравне популярным строительным камнем – мрамором – для создания декоративных элементов на строениях архитектуры, памятниках, для изготовления скульптур и монументов и, собственно, в качестве строительного вещества.
Современные технологии успешно решают вопрос шлифовки созданного природой гранита, позволяя стройработникам и заказчикам быстро получать качественный строительный материал. Обрабатывать гранит достаточно легко, но в то же время он очень долго сохраняет свою природную красоту, лоск, подчеркивая безупречность дизайнерского решения.
Применение
Массивность и плотность гранита, его широкие фактурные возможности (свойство принимать зеркальную полировку, при которой на свету проявляется радужная игра вкраплений слюды; скульптурная выразительность неполированного шершавого камня, поглощающего свет) делают гранит одним из основных материалов монументальной скульптуры. Гранит также используют для изготовления обелисков, колонн и в качестве облицовки различных поверхностей.
Древнейший материал, неизменный спутник человека, элегантный и солидный, выразительный и разнообразный, массивный и вечный, - те качества, которыми обладает гранит - лучший материал для создания среды обитания человека. Ваш интерьер может стать холодным или уютно-теплым, вызывающе-роскошным или скромным, светлым или темным. Природа создала его настолько неповторимым и разнообразным, что каждое изделие, фрагмент, облицованная поверхность уникальны. Главным достоинством, присущим граниту, является его природная твердость. Отличный материал для наружной отделки фасадов, ступеней и полов. Широкая цветовая гамма открывает дизайнерам неограниченные возможности. У большинства пород низкие стираемость и водопоглощение. При современных условиях обработки гранит режут и шлифуют с помощью алмаза. Кроме того, можно достичь его зеркальной полировки. Это камень, используемый в строительстве, который наиболее других противостоит ненастьям, обладает очень высоким сопротивлением сжатию (от 800 до 2.200 кг/кв. см).
Применяется для облицовки колонн, балконов, лестниц, монументов, мебели и т. п Гранитные породы - в обычной речи, в техническом и коммерческом понимании, это название определяет магматические породы - как интрузивные, так и эффузивные, обладающие твердостью и обрабатываемостью, сравнимыми с гранитом. Их сопротивление раздавливанию и давлению в большинстве случаев так же очень высоко. Еще гнейсы, образованные породами вулканического происхождения, которые обладают одинаковым или немного отличным с гранитами минералогическим составом, определяются как гранитные породы. Т. е. гранитные породы, используемые как строительные материалы, включают, кроме научно определенных гранитов, сиенит, диорит, габбро, порфир, липарит, трахит, андезит, базальт, диабаз, фельдшпатоид, гнейс, серицио, сланцевый кварцит, змеевик и другие разновидности и подвиды выше упомянутых структур. Многие из перечисленных пород, от трахитов и далее, обладают коммерческими названями, определенными их использованием или производителем. Никто не продал бы как гранит ни трахит, ни гнейс, ни серицио, ни сланцевый кварцит, ни змеевик, также и из-за их характерного внешнего вида, который зачастую невозможно ни с чем перепутать.
Горная порода определяет здесь только характеристики твердости и обрабатываемости, очень отличные от подобных характеристик мрамора. Неясность и двусмысленность между коммерческим, техническим и научным названиями может возникнуть, наоборот, между гранитами, сиенитами, диоритами, порфирами из-за их внешнего вида, который может быть очень схожим для неспециалиста и с достаточной легкостью приводит к обману, как из-за старых названий, так и из-за множества расслоений в различных типах породы одного и того же семейства, или же по вине других причин.